Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Trong hệ thống năng lượng quốc gia, ngành điện lực đóng vai trò nền tảng cho công cuộc công nghiệp hóa và hiện đại hóa. Nhà máy điện đảm nhiệm khâu sản xuất điện năng, trong khi các trạm biến áp thực hiện nhiệm vụ biến đổi điện áp để truyền tải và phân phối đến các hộ tiêu thụ. Việc tính toán, thiết kế tối ưu các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật trong xây dựng và vận hành nhà máy điện là yêu cầu thiết yếu nhằm đảm bảo cung cấp điện an toàn, liên tục và giảm thiểu tổn thất. Đồ án tốt nghiệp "Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện Uông Bí 2 gồm 2 tổ máy, công suất mỗi tổ là 150 MW" được thực hiện bởi sinh viên Trần Huy Tùng (ngành Điện Tự Động Công Nghiệp, Trường Đại học Dân Lập Hải Phòng, năm 2015, dưới sự hướng dẫn của Th.S Đỗ Thị Hồng Lý) nhằm giải quyết bài toán thiết kế hệ thống điện hoàn chỉnh cho nhà máy nhiệt điện đốt than nối lưới 220 kV.

Nhiệm vụ nghiên cứu của đề tài bao gồm 4 nội dung cụ thể:

  1. Tổng hợp lịch sử hình thành, cơ cấu quản lý tổ chức và quy trình công nghệ sản xuất điện năng của Công ty TNHH MTV Nhiệt điện Uông Bí.
  2. Xây dựng đồ thị phụ tải ngày, tính toán phụ tải các cấp điện áp và lập bài toán cân bằng công suất toàn nhà máy theo 6 chu kỳ thời gian trong ngày.
  3. Đề xuất và so sánh các phương án sơ đồ nối điện chính; lựa chọn máy biến áp tăng áp, máy biến áp tự dùng; tính chọn khí cụ điện và tính toán dòng điện cưỡng bức trong các chế độ làm việc bình thường và sự cố.
  4. Xây dựng quy trình kỹ thuật an toàn lao động, quy trình cắt điện - tiếp địa và các biện pháp phòng chống cháy nổ cho thiết bị điện trong nhà máy nhiệt điện.

Đối tượng nghiên cứu của đồ án là hệ thống điện của Nhà máy Nhiệt điện Uông Bí 2 với tổng công suất đặt 300 MW (gồm 2 tổ máy $2 \times 150\text{ MW}$). Phạm vi nghiên cứu về mặt không gian là Công ty TNHH MTV Nhiệt điện Uông Bí tại Phường Quang Trung, Thị xã Uông Bí, Tỉnh Quảng Ninh (với diện tích quản lý 407.665,8 $\text{m}^2$, diện tích phục vụ sản xuất kinh doanh 391.950,3 $\text{m}^2$). Phạm vi thời gian tính toán phụ tải được khảo sát theo biểu đồ 24 giờ trong ngày chia thành 6 khoảng thời gian: 0÷4h, 4÷8h, 8÷12h, 12÷16h, 16÷20h và 20÷24h.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Đồ án ứng dụng các cơ sở lý thuyết kỹ thuật điện và mô hình tính toán cân bằng hệ thống điện truyền thống:

  • Phương trình cân bằng công suất toàn nhà máy: $$S_{NM}(t) = S_{td}(t) + S_{dp}(t) + S_{HT}(t)$$ (với $S_{NM}$ là công suất phát toàn nhà máy, $S_{td}$ là phụ tải tự dùng, $S_{dp}$ là phụ tải địa phương cấp 10,5 kV, $S_{HT}$ là công suất truyền tải lên hệ thống qua cấp 220 kV, bỏ qua tổn hao công suất trong máy biến áp).
  • Công thức xác định công suất biểu kiến phụ tải theo đồ thị phần trăm công suất tác dụng: $$S(t) = \frac{P(t)}{\cos\varphi_{tb}} = \frac{P% \cdot P_{max}}{100 \cdot \cos\varphi_{tb}}$$
  • Công thức xác định phụ tải tự dùng nhà máy nhiệt điện: $$S_{td}(t) = \alpha \cdot S_{NM} \left(0,4 + 0,6 \frac{S(t)}{S_{NM}}\right)$$ (với tỷ lệ tự dùng $\alpha = 8%$, hệ số công suất $\cos\varphi = 0,85$).
  • Công thức tính tổn thất điện năng trong máy biến áp hai cuộn dây: $$\Delta A_B = 2 \left( \Delta P_0 \cdot t + \Delta P_N \sum \left(\frac{S_i}{S_{dmB}}\right)^2 t_i \right)$$
  • Các tiêu chuẩn kỹ thuật an toàn điện: Quy chuẩn khoảng cách an toàn khi có điện và khoảng cách đặt rào chắn từ cấp điện áp dưới 15 kV đến 500 kV; quy chuẩn quản lý Phiếu công tác và Lệnh công tác trong hệ thống điện.

Phương pháp nghiên cứu trong đồ án gồm:

  • Phương pháp phân tích - tổng hợp số liệu thực tế về lịch sử, công nghệ lò - máy và sơ đồ quản trị nhà máy điện.
  • Phương pháp tính toán giải tích kỹ thuật điện để phân bố công suất, xác định dòng làm việc cưỡng bức và kiểm tra điều kiện quá tải máy biến áp khi xảy ra sự cố N-1.
  • Phương pháp so sánh phương án kỹ thuật - kinh tế nhằm lựa chọn sơ đồ nối điện chính tối ưu giữa cấu hình 2 bộ máy phát - máy biến áp riêng rẽ và cấu hình ghép chung máy biến áp.

Nguồn dữ liệu sử dụng trong đồ án xuất phát từ hồ sơ kỹ thuật của Công ty TNHH MTV Nhiệt điện Uông Bí, các bảng tra cứu thông số máy phát điện kiểu TBΦ-120-2, máy biến áp lực TДЦ-250-242/13,8, máy biến áp tự dùng TДHC-20, TMC-2 và các thiết bị đóng cắt chuyên dụng trong ngành điện lực.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Giới thiệu chung về Nhà máy Nhiệt điện Uông Bí

Chương 1 khái quát lịch sử phát triển, cơ cấu tổ chức và quy trình công nghệ của Công ty TNHH MTV Nhiệt điện Uông Bí. Đơn vị được thành lập ban thiết kế theo Quyết định số 327 TLĐL/QĐ ngày 9/5/1961 và khởi công xây dựng ngày 19/5/1961. Quá trình phát triển trải qua 4 giai đoạn mở rộng ban đầu:

  • Giai đoạn 1: 2 tổ máy lò trung áp $2 \times 12\text{ MW}$ (hoàn thành 18/1/1964).
  • Giai đoạn 2: 2 tổ máy lò trung áp $2 \times 12\text{ MW}$ (hoàn thành 9/1965).
  • Giai đoạn 3: 2 lò máy cao áp $2 \times 50\text{ MW}$ (nghiệm thu lò 5 ngày 26/6/1975, lò 6 ngày 18/1/1976).
  • Giai đoạn 4: 2 lò máy cao áp $2 \times 50\text{ MW}$ (vận hành 15/12/1977).

Sau giai đoạn phục hồi và đại tu, Thủ tướng Chính phủ phê duyệt Dự án mở rộng số 1 công suất 300 MW (khởi công 26/5/2002, hòa lưới tháng 12/2006, bàn giao thương mại quý 3/2008) và tiếp tục phê duyệt tổ máy mở rộng số 2 công suất 330 MW (khởi công 23/5/2008), nâng tổng công suất toàn nhà máy lên 740 MW. Ngày 30/6/2010, đơn vị chuyển đổi thành Công ty TNHH MTV theo Quyết định số 405/QĐ-EVN.

Bộ máy tổ chức quản lý vận hành theo chế độ một thủ trưởng hỗn hợp - trực tuyến, gồm Giám đốc, các Phó Giám đốc (kỹ thuật, đầu tư), Kế toán trưởng, khối quản lý dự án (Phòng Kinh tế Kế hoạch, Phòng Kỹ thuật giám sát, Phòng Tổng hợp CBSX) và khối sản xuất chính (Phân xưởng Nhiên liệu, Lò - Máy, Điện kiểm nhiệt, Hóa, Vận hành 1, Vận hành 2, Tự động - Điều khiển, Cơ nhiệt). Lực lượng vận hành được tổ chức theo mô hình 5 ca 5 kíp. Quy trình sản xuất điện năng vận hành theo chu trình kín: than bột phun vào lò đốt tạo nhiệt biến nước thành hơi quá nhiệt ($540^\circ\text{C}$), hơi giãn nở sinh công quay tuabin kéo máy phát điện, hơi sau tuabin ngưng tụ thành nước qua bình ngưng, được khử khí ở 6 at ($140^\circ\text{C}$), qua bộ gia nhiệt cao áp nâng lên $230^\circ\text{C}$ rồi hồi lưu vào bao hơi.

Chương 2: Tính toán phụ tải và cân bằng công suất

Chương 2 thực hiện tính toán chi tiết nhu cầu công suất của các phụ tải và lập bảng cân bằng công suất toàn nhà máy. Nhà máy gồm 2 tổ máy phát điện đồng bộ kiểu TBΦ-120-2 với thông số kỹ thuật định mức: $P_{dm} = 150\text{ MW}$, $S_{dm} = 200\text{ MVA}$, $U_{dm} = 10,5\text{ kV}$, $I_{dm} = 6,875\text{ kA}$, $\cos\varphi = 0,8$, các điện kháng tương đối $X''d = 0,192$, $X'd = 0,273$, $X_d = 1,907$. Với hệ số tính toán $\cos\varphi = 0,85$, công suất đặt toàn nhà máy là $P{NM} = 300\text{ MW}$ và $S{NM} = 352,94\text{ MVA}$.

Phụ tải địa phương cấp 10,5 kV có $P_{max} = 10\text{ MW}$ (gồm 4 xuất tuyến $\times 2,5\text{ MW}$), $\cos\varphi = 0,85$. Phụ tải tự dùng chiếm $\alpha = 8%$ công suất định mức. Bảng tổng hợp cân bằng công suất 24 giờ của nhà máy được xác định như sau:

Khoảng thời gian $t$ (h) 0 ÷ 4 4 ÷ 8 8 ÷ 12 12 ÷ 16 16 ÷ 20 20 ÷ 24
Phụ tải phát $P_{NM}(t)$ (MW) 210 270 270 270 300 210
Phụ tải phát $S_{NM}(t)$ (MVA) 247,05 317,64 317,64 317,64 352,94 247,05
Phụ tải địa phương $S_{dp}(t)$ (MVA) 8,24 10,59 10,59 10,59 11,76 8,24
Phụ tải tự dùng $S_{td}(t)$ (MVA) 23,16 26,55 26,55 26,55 28,24 23,16
Công suất phát lên lưới $S_{HT}(t)$ (MVA) 215,65 301,68 301,68 301,68 312,94 215,65

Kết quả tính toán cho thấy công suất phát lớn nhất về hệ thống 220 kV đạt $S_{HTmax} = 312,94\text{ MVA}$ vào khung giờ 16÷20h, chiếm 15,65% công suất của hệ thống điện khu vực (2000 MVA).

Chương 3: Chọn sơ đồ nối điện chính cho nhà máy nhiệt điện

Chương 3 xây dựng và đánh giá 2 phương án sơ đồ nối điện:

  • Phương án 1: Hai khối máy phát - máy biến áp riêng rẽ nối vào thanh góp 220 kV. Phương án này đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện cao, công suất truyền tải trực tiếp lên lưới 220 kV làm giảm tổn thất, dù chi phí đầu tư thiết bị cao áp lớn hơn.
  • Phương án 2: Hai máy phát ghép chung vào một máy biến áp 3 pha nâng áp lên 220 kV. Phương án này tiết kiệm chi phí đầu tư ban đầu nhưng độ tin cậy không đảm bảo; khi máy biến áp gặp sự cố, toàn bộ nhà máy phải ngừng phát điện lên hệ thống. Do đó, phương án 2 bị loại bỏ.

Tác giả lựa chọn 2 máy biến áp hai cuộn dây kiểu TДЦ-250-242/13,8 cho Phương án 1 với các thông số: $S_{dm} = 250\text{ MVA}$, $U_{Cdm} = 242\text{ kV}$, $U_{Hdm} = 13,8\text{ kV}$, $\Delta P_0 = 210\text{ kW}$, $\Delta P_N = 650\text{ kW}$, $U_N% = 11$, $I_0% = 0,45$. Phụ tải cực đại qua mỗi máy biến áp khi làm việc bình thường là $S_{Bmax} = 156,47\text{ MVA} < 200\text{ MVA}$. Khi xảy ra sự cố 1 máy biến áp, lượng công suất thiếu hụt phía cao áp là $S_{th} = 312,94 - 250 = 62,94\text{ MVA} < 100\text{ MVA}$, đảm bảo máy biến áp còn lại không bị quá tải ngoài giới hạn cho phép ($K_{qtsc} \cdot 250 = 350\text{ MVA}$).

Tính toán dòng điện cưỡng bức cho các mạch chính:

  • Dòng cưỡng bức mạch đường dây về hệ thống (khi đứt 1 mạch): $I_{cb1} = 0,82\text{ kA}$.
  • Dòng cưỡng bức mạch máy biến áp liên lạc phía 220 kV: $I_{cb1} = 0,92\text{ kA}$.
  • Dòng công suất cưỡng bức qua cuộn kháng khi sự cố 1 máy phát F2: $S_{cb1} = 188,62\text{ MVA}$ (lúc phụ tải cực đại) và $S_{cb1} = 186,27\text{ MVA}$ (lúc phụ tải cực tiểu).
  • Dòng công suất cưỡng bức qua cuộn kháng khi sự cố 1 máy biến áp: $S_{cb2} = 88,67\text{ MVA}$ (lúc phụ tải cực đại).

Hệ thống tự dùng được thiết kế gồm 2 cấp điện áp: cấp 6 kV (cung cấp cho các động cơ công suất từ 200 kW trở lên) và cấp 0,4 kV (380/220 V cho động cơ nhỏ và chiếu sáng). Tác giả chọn 2 máy biến áp tự dùng bậc một kiểu TДHC-20 ($S_{dm} = 20\text{ MVA}$, $10,5/6,3\text{ kV}$), 1 máy biến áp dự phòng $S_{dm} = 31,5\text{ MVA}$ và 3 máy biến áp tự dùng bậc hai kiểu TMC-2 ($S_{dm} = 2\text{ MVA}$, $10,5/6,4\text{ kV}$). Phía cao áp tự dùng chọn máy cắt MT-20 ($U_{dm} = 20\text{ kV}$, $I_{dm} = 11,2\text{ kA}$), phía hạ áp tự dùng chọn máy cắt BMΠ-10-1000-20 ($U_{dm} = 10\text{ kV}$, $I_{dm} = 1\text{ kA}$).

Chương 4: Quy trình vận hành an toàn thiết bị điện

Chương 4 thiết lập hệ thống quy tắc và quy trình an toàn lao động trong vận hành và sửa chữa:

  • Làm việc trong bồn bể và công trình ngầm: Bắt buộc lấy mẫu phân tích khí trước khi làm việc bằng vòi hút (đưa sâu 20÷30 cm từ cửa vào để kiểm tra khí nhẹ, cách đáy 1 m để kiểm tra khí nặng); duy trì thông gió tự nhiên qua 2 cửa có màng chắn hoặc thông gió cưỡng bức 10÷15 phút bằng quạt di động (vòi hút cách đáy 20÷25 cm) khi nhiệt độ $> 35^\circ\text{C}$ hoặc có khí nguy hiểm. Nghiêm cấm làm việc khi nước ngập trên nền quá 200 mm hoặc nhiệt độ môi trường $> 40^\circ\text{C}$. Tổ công tác phải có tối thiểu 3 người (ít nhất 1 người trực giám sát bên ngoài); mở nắp hầm bằng móc chuyên dụng dài $\le 500\text{ mm}$; chiếu sáng buồng kim loại bằng nguồn điện an toàn 12 V (tối thiểu 2 đèn) hoặc đèn ắc quy.
  • Biện pháp kỹ thuật khi cắt điện: Thực hiện 5 bước tuần tự: (1) Cắt điện và khóa liên động/khóa cơ cấu truyền động dao cách ly; (2) Treo biển cảnh báo an toàn; (3) Đấu sẵn dây tiếp địa di động xuống đất; (4) Thử hết điện cả 3 pha bằng bút thử điện chuyên dụng; (5) Đặt tiếp địa và dựng rào chắn. Dây tiếp địa phải là dây đồng mềm nhiều sợi bọc nhựa trong, tiết diện $\ge 25\text{ mm}^2$; thao tác tiếp địa do 2 người thực hiện (trình độ an toàn bậc III và bậc IV).
  • Bảng quy định khoảng cách an toàn điện và khoảng cách đặt rào chắn:
Cấp điện áp Khoảng cách an toàn tối thiểu khi chưa có rào chắn (m) Khoảng cách an toàn từ rào chắn đến phần có điện (m)
Đến 15 kV 0,7 0,35
Đến 35 kV 1,0 0,60
Đến 110 kV 1,5 1,50
Đến 220 kV 2,5 2,50
Đến 500 kV 4,5 4,50
  • Làm việc trên cao: Áp dụng cho vị trí từ 3 m trở lên; cấm làm việc ngoài trời khi có gió cấp 6 hoặc mưa giông; kiểm định dây an toàn định kỳ 6 tháng/lần (thử tải 225 kg với dây cũ, 300 kg với dây mới trong 5 phút); thang di động phải có chân rộng tối thiểu 0,5 m, đặt nghiêng góc $15^\circ \div 30^\circ$, người làm việc đứng cách ngọn thang tối thiểu 1 m.
  • Tổ chức quản lý an toàn: Phân định công việc thực hiện theo Phiếu công tác (hiệu lực tối đa 15 ngày, lưu trữ hồ sơ ít nhất 1 tháng sau khi hoàn thành) và Lệnh công tác; quy định biện pháp xử lý sự cố cháy nổ tại máy phát điện.

Thiết kế và triển khai

Cấu hình thiết kế kỹ thuật phần điện của Nhà máy Nhiệt điện Uông Bí 2 được xác lập dựa trên các kết quả tính toán định mức và kiểm tra chế độ cưỡng bức:

Hạng mục thiết bị Chủng loại / Mã hiệu Thông số kỹ thuật chính Số lượng
Máy phát điện chính TBΦ-120-2 $S_{dm} = 200\text{ MVA}$, $P_{dm} = 150\text{ MW}$, $U_{dm} = 10,5\text{ kV}$, $I_{dm} = 6,875\text{ kA}$, $\cos\varphi = 0,8$ 2 tổ
Máy biến áp tăng áp chính TДЦ-250-242/13,8 $S_{dm} = 250\text{ MVA}$, $242/13,8\text{ kV}$, $\Delta P_0 = 210\text{ kW}$, $\Delta P_N = 650\text{ kW}$, $U_N% = 11$ 2 máy
Máy biến áp tự dùng bậc 1 TДHC-20 $S_{dm} = 20\text{ MVA}$, $10,5/6,3\text{ kV}$, $\Delta P_0 = 17,8\text{ kW}$, $\Delta P_N = 105\text{ kW}$, $U_N% = 10$ 2 máy
MBA tự dùng bậc 1 (dự phòng) Chế tạo tiêu chuẩn $S_{dm} = 31,5\text{ MVA}$, $10,5/6,3\text{ kV}$ 1 máy
Máy biến áp tự dùng bậc 2 TMC-2 $S_{dm} = 2\text{ MVA}$, $10,5/6,4\text{ kV}$ 3 máy
Máy cắt cao áp tự dùng MT-20 $U_{dm} = 20\text{ kV}$, $I_{dm} = 11,2\text{ kA}$, $I_{cdm} = 90\text{ kA}$, $I_{ddm} = 300\text{ kA}$ Theo sơ đồ
Máy cắt hạ áp tự dùng BMΠ-10-1000-20 $U_{dm} = 10\text{ kV}$, $I_{dm} = 1\text{ kA}$, $I_{cdm} = 20\text{ kA}$, $I_{ldd} = 20\text{ kA}$ Theo sơ đồ

Sơ đồ nối điện chính vận hành theo cấu trúc hai khối máy phát - máy biến áp độc lập nối vào thanh cái 220 kV. Hệ thống tự dùng phân cấp thành 2 cấp điện áp (6 kV và 0,4 kV) có phân đoạn và bố trí liên lạc dự phòng từ máy biến áp tự dùng độc lập, cho phép duy trì vận hành ổn định cho các phụ tải trọng yếu (bơm ngưng, bơm cấp nước lò hơi, quạt gió, quạt khói) ngay cả khi dừng lò hoặc tiến hành đại tu từng tổ máy.

Kết quả và đóng góp

Đồ án hoàn thành việc thiết kế kỹ thuật phần điện cho Nhà máy Nhiệt điện Uông Bí 2 với các kết quả cụ thể:

  • Hoàn thành bảng cân bằng công suất 24 giờ cho 2 tổ máy $2 \times 150\text{ MW}$, xác định công suất cực đại phát về hệ thống 220 kV là $312,94\text{ MVA}$, đáp ứng 15,65% công suất lưới khu vực 2000 MVA.
  • Lựa chọn sơ đồ nối điện khối 2 máy phát - 2 máy biến áp TДЦ-250-242/13,8 (250 MVA) tối ưu về độ tin cậy và tổn thất điện năng, chứng minh khả năng vận hành an toàn trong điều kiện sự cố 1 máy biến áp với mức thiếu hụt công suất $62,94\text{ MVA} < 100\text{ MVA}$.
  • Thiết kế hoàn chỉnh cấu hình hệ thống điện tự dùng 2 cấp điện áp 6 kV và 0,4 kV với 2 máy biến áp công tác 20 MVA, 1 máy biến áp dự phòng 31,5 MVA và 3 máy biến áp hạ áp 2 MVA.
  • Xây dựng bộ quy chuẩn vận hành an toàn chi tiết bao gồm quy trình làm việc trong hầm ngầm/bồn bể, quy tắc cắt điện - tiếp địa di động, kiểm định dây an toàn và sử dụng thang di động.

Đóng góp của đồ án thể hiện ở việc cung cấp một phương án thiết kế hệ thống điện hoàn chỉnh, có tính khả thi kỹ thuật cao, gắn liền với các thông số công nghệ và mô hình vận hành thực tế của Công ty TNHH MTV Nhiệt điện Uông Bí.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Văn bản đồ án tập trung vào tính toán phụ tải, lựa chọn sơ đồ nối điện chính, chọn máy biến áp và quy trình an toàn, do đó còn một số giới hạn kỹ thuật:

  • Chưa tính toán chi tiết dòng ngắn mạch tại các điểm nút trên thanh cái 220 kV, 10,5 kV và 6 kV để kiểm tra ổn định lực điện động và ổn định nhiệt của hệ thống thanh dẫn và máy cắt mạch lực chính.
  • Chưa đi sâu vào thiết kế sơ đồ nguyên lý mạch nhị thứ, hệ thống bảo vệ rơle số và hệ thống điều khiển tích hợp máy tính (DCS) cho các tổ máy.

Hướng phát triển tiếp theo của đề tài là mở rộng tính toán ngắn mạch toàn diện các chế độ đối xứng và không đối xứng, từ đó thiết kế hệ thống bảo vệ rơle tự động hóa và đo lường điều khiển tích hợp cho toàn nhà máy.

Giá trị tham khảo

Đồ án là tài liệu tham khảo hữu ích cho:

  • Sinh viên chuyên ngành Điện Tự Động Công Nghiệp, Kỹ thuật điện, Hệ thống điện khi thực hiện đồ án môn học hoặc đồ án tốt nghiệp về thiết kế nhà máy nhiệt điện và trạm biến áp tăng áp.
  • Kỹ sư vận hành và cán bộ an toàn điện tại các nhà máy nhiệt điện trong việc tra cứu các bước lập phiếu công tác, khoảng cách an toàn điện và quy trình xử lý an toàn trong không gian kín.

Các nội dung có giá trị tham khảo cao nhất gồm phương pháp tính toán cân bằng công suất 24h, bài toán kiểm tra sự cố N-1 máy biến áp tăng áp và bảng quy chuẩn khoảng cách an toàn điện từ 15 kV đến 500 kV.

Câu hỏi thường gặp

1. Nhà máy Nhiệt điện Uông Bí 2 được thiết kế với tổng công suất đặt là bao nhiêu và dùng loại máy phát điện nào?
Nhà máy có tổng công suất đặt là 300 MW gồm 2 tổ máy $2 \times 150\text{ MW}$, sử dụng 2 máy phát điện đồng bộ kiểu TBΦ-120-2 với thông số định mức mỗi máy: $S_{dm} = 200\text{ MVA}$, $P_{dm} = 150\text{ MW}$, $U_{dm} = 10,5\text{ kV}$, $I_{dm} = 6,875\text{ kA}$, $\cos\varphi = 0,8$.

2. Công suất phát lên hệ thống 220 kV lớn nhất trong ngày là bao nhiêu và đạt vào thời điểm nào?
Công suất phát lớn nhất về hệ thống là $S_{HTmax} = 312,94\text{ MVA}$, đạt được trong khoảng thời gian từ 16h đến 20h (thời điểm phụ tải toàn nhà máy đạt 100% công suất thiết kế).

3. Vì sao tác giả chọn Phương án 1 (mỗi máy phát nối riêng 1 máy biến áp) mà loại bỏ Phương án 2 (2 máy phát chung 1 máy biến áp)?
Phương án 2 bị loại bỏ vì độ tin cậy cung cấp điện không đảm bảo; khi máy biến áp duy nhất gặp sự cố thì toàn bộ nhà máy phải ngừng phát điện lên lưới. Phương án 1 dùng 2 máy biến áp TДЦ-250-242/13,8 riêng biệt đảm bảo khi sự cố 1 máy, hệ thống vẫn duy trì vận hành an toàn và mức công suất thiếu hụt ($62,94\text{ MVA}$) nằm trong giới hạn cho phép.

4. Hệ thống điện tự dùng trong nhà máy sử dụng những cấp điện áp nào và máy biến áp tự dùng được chọn ra sao?
Hệ thống tự dùng sử dụng 2 cấp điện áp: 6 kV (cho động cơ $\ge 200\text{ kW}$) và 0,4 kV (380/220 V cho động cơ nhỏ và chiếu sáng). Máy biến áp tự dùng bậc một gồm 2 máy công tác TДHC-20 (20 MVA, 10,5/6,3 kV) và 1 máy dự phòng 31,5 MVA; máy biến áp tự dùng bậc hai gồm 3 máy TMC-2 (2 MVA, 10,5/6,4 kV).

5. Quy chuẩn an toàn lao động trong đồ án quy định khoảng cách an toàn không rào chắn và khoảng cách rào chắn đối với các cấp điện áp 110 kV, 220 kV và 500 kV như thế nào?
Khoảng cách an toàn tối thiểu khi chưa có rào chắn lần lượt là: 1,5 m (cấp 110 kV), 2,5 m (cấp 220 kV) và 4,5 m (cấp 500 kV). Khoảng cách tối thiểu từ rào chắn đến phần mang điện tương ứng là: 1,50 m (cấp 110 kV), 2,50 m (cấp 220 kV) và 4,50 m (cấp 500 kV).

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp của sinh viên Trần Huy Tùng đã giải quyết hoàn chỉnh bài toán thiết kế kỹ thuật phần điện cho Nhà máy Nhiệt điện Uông Bí 2 quy mô 300 MW gồm 2 tổ máy nối lưới 220 kV. Tác giả đã tính toán cân bằng công suất chi tiết theo biểu đồ phụ tải ngày, lựa chọn cấu hình 2 bộ máy phát - máy biến áp 250 MVA độc lập và xây dựng hệ thống tự dùng 2 cấp điện áp 6 kV và 0,4 kV đảm bảo tính liên tục cung cấp điện. Đồng thời, công trình đã hoàn thiện hệ thống quy chuẩn kỹ thuật an toàn lao động, cắt điện tiếp địa và phòng chống cháy nổ thiết bị điện, mang lại giá trị ứng dụng kỹ thuật thiết thực cho công tác vận hành nhà máy nhiệt điện.